Конструкция автомобильной шины

Конструкция автомобильной шины

Производство эластичных шин для транспорта стало возможным благодаря технологии вулканизации. Сегодня без пневматических шин не обходится ни одно транспортное средство, начиная от велосипеда и заканчивая самолётом.

Прообраз современной шины появился ещё в позапрошлом веке как попытка защитить конные экипажи от неровностей на дороге. В наши дни пневматическая шина используется повсеместно и обеспечивает безопасное движение транспорта в самых разнообразных условиях. При этом, хоть все шины и похожи друг на друга, конструкция разных моделей может существенно различаться.

Основные характеристики

Независимо от типа конструкции, любая шина остаётся оболочкой вращения — неизменно торообразной. Её силовой основой всегда служит многослойная прорезиненная кордная ткань, защищённая боковинами и жёстким протектором. Чтобы шину можно было закрепить на колёсном ободе, её оснащают почти не тянущимися бортами, дополнительную прочность которым придают кольца из проволоки. Любая шина полностью герметична. Необходимую эластичность, а значит и работоспособность она приобретает лишь тогда, когда давление воздуха внутри неё превышает атмосферное. Именно поэтому шину и называют пневматической: «pneumaticos» в переводе с греческого означает «воздушный».

Структурные элементы

В конструкцию современных шин входят следующие элементы:

  • Покрышка — резиновая торообразная оболочка, которая при качении колеса непосредственно соприкасается с дорогой.
  • Ездовая камера — пустая внутри торообразная герметичная оболочка, оснащённая вентилем. Её задача — удерживать внутри себя накачанный воздух либо газ. Постепенно камерные шины уходят в прошлое (см. ниже).
  • Каркас покрышки — основа покрышки, которая состоит из одного и более слоёв прорезиненного корда.
  • Брекер — элемент покрышки, который располагается в промежутке между каркасом и протектором. Состоит из нескольких слоёв кордной ткани или резины.
  • Протектор — прочная наружная часть автопокрышки, обычно с рельефным рисунком. Улучшает сцепление автошины с дорожным полотном, защищает каркас, а также брекер. Основная же задача протектора — улучшать сцепление с дорогой в непогоду — например, во время дождя и снега. Протектор спроектирован таким образом, что он эффективно удаляет грязь, дождевую воду и снег из пятна контакта и таким образом облегчает управление автомобилем.
  • Плечевая зона — область протектора, которая отделяет беговую дорожку от боковины.
  • Борт — наиболее жёсткая часть покрышки. Почти не растягивается, так как состоит из стальных проволочных колец, которые позволяют надёжно зафиксировать шину на колёсном ободе.

Состав

Основным компонентом шины всегда остаётся резина. Её производят из натуральных и искусственных каучуков. Кордовые ткани, в свою очередь, производятся из металлических волокон (металлокорд) и нитей на основе текстиля и полимеров. Металлокорд используется при изготовлении грузовых шин, а текстиль и полимеры — в производстве легковых, а также легкогрузных.

Типы шин

Исходя из ориентации кордовых нитей, шины делятся на диагональные и радиальные.

Диагональные

Такие шины отличаются тем, что кордные нити у них располагаются по диагонали, под углом примерно в 50градусов. При этом нити двух соприкасающихся слоёв каркаса всегда перекрещиваются под одним и тем же углом — приблизительно 100 градусов. Поскольку слои работают попарно, их суммарное количество в шине — всегда чётное. Диагональная шина отличается очень тонким брекером — как правило, двухслойным, если речь идёт о легковой шине. В данном случае брекер лишь немного упрочняет основной каркас. Диагональная ориентация кордных нитей позволяет каркасу растягиваться в двух направлениях — в поперечном и продольном, — что обеспечивает высокую эластичность шины.

Толстая и прочная боковина — ещё одна отличительная особенность диагональной шины. В этом плане боковина мало отличается от протектора. Благодаря такой особенности шина практически не деформируется, поэтому она устойчива к ударам и порезам, способна выдерживать значительную нагрузку и сохраняет свойства даже при относительно невысоком давлении внутри.

Во время качения диагональная шина всё же слегка деформируется. Это означает, что угол между кордными нитями двух соседних слоёв каркаса постоянно меняется. Результатом становится внутреннее трение, которое, в свою очередь, сопровождается выделением тепла. Тепло необходимо рассеивать. Для этого боковину шины делают высокой: на неё приходится как минимум 4/5 от общей высоты диагональной шины.

Радиальные

У таких шин нити корда в каркасе не пересекаются и располагаются радиально, то есть от одного борта к другому. Кордные нити в каждом слое у этих шин расположены параллельно. Однако брекер даже в радиальных шинах обладает диагональной конструкцией. Брекер в диагональных шинах особенно прочен и состоит минимум из четырёх слоёв полимерного или двух слоёв металлокорда.

Ориентация кордных нитей в каркасе такой шины не позволяет ей чрезмерно растягиваться в поперечнике. Продольному же растяжению препятствует брекер.

Радиальное расположение кордных нитей приблизительно в два раза снижает напряжение, которое возникает в них при эксплуатации шины. Это позволяет также вдвое (если сравнивать с диагональными моделями) сократить количество слоёв в каркасе, что существенно уменьшает и вес радиальных шин. За счёт небольшой толщины каркаса радиальные шины более эластичны, мало подвержены внутреннему трению, поэтому во время их эксплуатации не выделяется так много тепла, как в случае с диагональными моделями. Такая особенность позволяет делать протектор более толстым, а рисунок его — более глубоким, чтобы тем самым увеличить долговечность шины.

Конструкция радиальных шин позволяет свободно варьировать высоту и ширину профиля. Такие автошины делятся на полнопрофильные, низкопрофильные и сверхнизкопрофильные. Низкий профиль в некоторых ситуациях делает транспортное средство более устойчивым и повышает его управляемость. Кроме того, радиальные шины отличаются минимальным сопротивлением качению и потому сокращают расход горючего.

Основным минусом радиальных шин считается жёсткость их качения. Такие шины хорошо передают вибрацию, которая возникает на неровной дороге. Особенно этот недостаток был заметен на устаревших автомашинах. Подвески современных моделей обычно способны гасить колебания, которые возникают при качении.

Ещё один недостаток радиальных шин в том, что их легко проколоть, повредить ударом или порезом. Отчасти защитить покрышку помогает боковой протектор, которым оснащают некоторые модели шин, предназначенных специально для езды по бездорожью.

Владельцы легковых автомобилей диагональные шины сегодня уже практически не используют. Теперь такие модели обычно ставят на грузовые машины и спецтехнику. На легковые же авто теперь, как правило, устанавливают радиальные шины.

Бескамерные

В заключение следует упомянуть о бескамерных шинах. Сегодня они используются наиболее часто, поскольку они легки, надёжны, и удобны в использовании. Проколотая камера способна за несколько мгновений выпустить весь накачанный в неё воздух, тогда как давление в бескамерной шине после прокола падает постепенно. В последнем случае риск аварии значительно снижается.

наверх